ДВЕ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ С РАЗНИЦЕЙ В 7 ЧАСОВ — И СВЕРХНОВАЯ

Когда массивная звезда коллапсирует, она взрывается как сверхновая и оставляет после себя нейтронную звезду или чёрную дыру. Если этот остаток находится в подходящей двойной системе, однажды он может слиться с компаньоном и послать через всю Вселенную гравитационные волны. Но этот день обычно наступает спустя долгое время после взрыва: как минимум примерно через 100 000 лет. Сначала коллапс, гораздо позже слияние — такова стандартная картина.

Недавние наблюдения начали её размывать. Некоторые гамма-всплески выглядят одновременно как слияние и как коллапс, а две сверхновые «типа IIb» — взрывы звёзд, лишённых большей части своего водорода, — в 2025 году обсуждались в связи со слабыми кандидатами в гравитационно-волновые события, но без каких-либо твёрдых выводов. Такие случаи могла бы объяснить одна идея: в быстро вращающейся коллапсирующей звезде плотный диск вещества, закрученный вокруг новорождённой чёрной дыры, мог бы распасться на фрагменты, которые затем в течение нескольких часов сливаются друг с другом или падают в чёрную дыру.

Поиск в архивах

Шэн Ян (Sheng Yang) из Хэнаньской академии наук в Китае, Цзун-Хун Чжу (Zong-Hong Zhu) из Пекинского педагогического университета и 23 их коллеги из Китая, Тайваня, США, Австралии, Италии и Швеции провели систематический поиск. Они взяли публичные оповещения, выпущенные детекторами LIGO, Virgo и KAGRA с апреля 2019 по январь 2025 года, — 43 из них с некоторой вероятностью касались нейтронной звезды — и 676 сверхновых с сорванной оболочкой (stripped supernovae), замеченных обзором Zwicky Transient Facility. Исследователи искали сверхновые, которые находились внутри участка неба какого-либо оповещения и достигли пика яркости через 10–30 дней после него.

Поиск дал два совпадения — оба с одной и той же сверхновой, SN 2019rsq. Она связывает два оповещения от 10 сентября 2019 года: S190910d, а затем S190910h, на 7,1 часа позже. В то время каждое оповещение запустило собственные последующие наблюдения; сама сверхновая была открыта лишь несколько недель спустя. Эта тройка проявилась только задним числом.

Участки неба S190910d (серый) и S190910h (оранжевый) перекрываются там, где находится SN 2019rsq (красный прямоугольник, её галактика — справа вверху); справа внизу: их диапазоны расстояний совместимы с расстоянием до сверхновой, 140,6 мегапарсека (красная линия). — Рисунок 1, Yang et al. (2026), arXiv:2611.00440.

Насколько редка такая пара?

Близкие по времени оповещения случаются. Но два участка неба перекрываются ещё и в трёх измерениях: их диапазоны расстояний согласуются друг с другом и с расстоянием до сверхновой, 140,6 мегапарсека. Чтобы оценить, насколько это необычно, команда миллион раз перетасовала даты оповещений. Не связанная между собой пара, столь же близкая во времени и пространстве, возникала с вероятностью 7,6 × 10⁻⁵, то есть примерно один шанс из 13 000. Среди 43 оповещений десять пар оказались в пределах 5 дней друг от друга, но лишь три перекрывались в 3D, и именно эта сочетала самую короткую задержку с наибольшим перекрытием.

Сама по себе сверхновая, напротив, не удивительна: вероятность того, что не связанная с сигналами сверхновая типа IIb взорвётся в этом объёме в это время, составляет около 35%. Аномалия — это пара сигналов; сверхновая же даёт коллапсирующую звезду, которая могла бы их связать.

Оба сигнала слабые. При повторном анализе оба выглядят как настоящие сигналы и выделяются над фоновым шумом окружающих данных, но ни один не считается уверенным обнаружением. Независимая команда уже восстановила первый из них, с вероятностью астрофизического происхождения 58%.

Что говорит каждый сигнал

Сигналы несут информацию о массах сливающихся объектов. S190910d выглядит сильно несимметричным: около 34 масс Солнца с партнёром примерно в 3. S190910h лёгкий: около 2,5 и 1,3 массы Солнца, что типично для нейтронных звёзд.

SN 2019rsq, открытая 1 октября 2019 года обзором Pan-STARRS, достигла пика яркости примерно через 24 дня после первого сигнала — обычное время нарастания блеска для сверхновой типа IIb, если звезда коллапсировала именно в тот момент. Данные не позволяют точно датировать взрыв, но модели, относящие его к интервалу в пределах трёх дней от S190910d, воспроизводят её блеск. Это быстрая сверхновая, и находится она на приливном хвосте возмущённой галактики, в которой идёт звездообразование.

Одна звезда, несколько слияний?

Предлагаемый сценарий: вращающаяся звезда коллапсирует в чёрную дыру, диск которой распадается на фрагменты (1); фрагмент в 3 массы Солнца падает в чёрную дыру в 34 массы Солнца — S190910d (2); два лёгких фрагмента сливаются 7,1 часа спустя — S190910h (3); более поздние сближения могли бы порождать запоздалые сигналы (4). — Рисунок 4, Yang et al. (2026), arXiv:2611.00440.

Команда предлагает общее происхождение. Быстро вращающаяся массивная звезда коллапсирует в чёрную дыру массой в несколько десятков масс Солнца, окружённую диском, который распадается на фрагменты. Фрагмент, выросший примерно до 3 масс Солнца, по спирали падает в центральную чёрную дыру: это S190910d. В другом месте диска два более лёгких фрагмента образуют пару и сливаются: это S190910h. Рассчитанное время сближения по спирали — от примерно часа до нескольких часов — с запасом покрывает промежуток в 7,1 часа.

Авторы сохраняют осторожность. Вероятности не учитывают всех поисков, которые можно было бы провести, а длинный гамма-всплеск, замеченный пять дней спустя в той же обширной области, не засчитывается как свидетельство. Радиообзоры ничего не увидели, а значит, мощный долгоживущий джет маловероятен. Окажется ли SN 2019rsq редким совпадением или первым примером звезды, которая, умирая, испустила несколько гравитационно-волновых сигналов, — следующие циклы наблюдений в паре с широкими обзорами неба должны показать, будут ли такие скопления сигналов появляться снова.